CN111504685B - 振动切削装置及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动切削装置及其设计方法，属于生物组织切削领域。振动切削装置包括切削部、驱动部和引导部。切削部包括振动质量块和刀片，振动质量块和刀片作为一个整体在驱动部的作用下进行往复直线运动。引导部包括一对对称连接在第一侧面和第二侧面上的引导块，每个引导块具有一个双平行四边形柔性机构，引导部与切削部组成一个弹簧质量***，该***的固有频率与驱动部的驱动频率相同，可以与切削部发生共振，提高刀片的振幅。双平行四边形柔性机构能够消除非振动方向的偏移，为切削部的振动提供导向作用，以减少由于往复直线运动所引起的寄生运动误差，从而实现刀片的高精度往复直线运动。

Description

振动切削装置及其设计方法

技术领域

本发明涉及生物组织切削领域，特别涉及一种振动切削装置及其设计方法。

背景技术

在现代生物研究和医学检查中，常常需要使用切削装置将生物组织制作成一定厚度的薄切片，以便进行免疫组化、染色、成像等进一步的处理和观察。振动切削装置可以利用一定的驱动力驱动刀片沿刀刃方法往复振动，以撕裂柔软的生物组织，同时刀片沿垂直于振动方向进刀或样本沿垂直于振动方向进给，实现切片过程，将生物组织切成数十微米至数百微米的薄切片。

相关技术中的振动切削装置，一般是利用两个平行的柔性板簧构成的一组单平行柔性机构作为引导机构，引导切削刀片的运动。两个柔性板簧的一端分别固定在底座上，另一端通过振动端连接，刀片通过固定装置固定在振动端上。振动切削装置的驱动装置为引导机构的柔性板簧变形提供驱动力，使其产生振动，并带动刀片进行振动切削。但由于引导机构的柔性板簧的一端固定，在振动过程中柔性板簧的另一端并不是严格的直线运动，刀片随着振动端振动的运动轨迹在水平面形成一个弧形，影响切削断面的质量。

发明内容

发明实施例提供了一种振动切削装置及其设计方法，能够让刀片做高精度往复直线运动，进而提高切削断面的质量。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种振动切削装置，所述振动切削装置包括：

切削部，所述切削部包括振动质量块和刀片，所述振动质量块包括相对平行的第一侧面和第二侧面以及连接所述第一侧面和所述第二侧面的第三侧面和第四侧面，所述刀片与所述第三侧面连接；

驱动部，所述驱动部包括固定件和驱动件，所述驱动件与所述第四侧面连接，所述驱动件用于为所述切削部提供往复直线运动的动力，所述往复直线运动的所述运动方向与所述刀片的延伸方向平行；以及，

引导部，所述引导部包括一对对称连接在所述第一侧面和所述第二侧面上的引导块，每个引导块具有一个双平行四边形柔性机构，所述一对双平行四边形柔性机构与所述切削部组成弹簧质量***，所述驱动部的驱动频率与所述弹簧质量***的固有频率相同，所述驱动频率为所述驱动件驱动所述切削部进行往复直线运动的运动频率；

每个所述双平行四边形柔性机构包括四个柔性板簧、第一连接块和第二连接块，四个所述柔性板簧平行对称布置，每个所述柔性板簧的一端与所述第一连接块相连，相对称的两个所述柔性板簧的另一端与所述振动质量块相连，相对称的另外两个所述柔性板簧的另一端与所述第二连接块相连，所述第一连接块和所述第二连接块之间具有间隙，所述第二连接块的第一端与所述驱动部的固定件连接，所述第一端为所述第二连接块远离所述柔性板簧的一端。

进一步地，所述驱动部为音圈电机，所述固定件包括所述音圈电机的定子，所述驱动件包括所述音圈电机的动子，所述动子的中心线通过所述切削部的质量中心。

进一步地，所述切削部还包括平衡质量块，所述振动质量块还包括连接所述第一侧面和所述第二侧面的第五侧面，所述第五侧面为与所述第三侧面相对平行的侧面，所述平衡质量块与所述振动质量块的所述第五侧面连接，以使得所述振动切削装置的切削部的质量中心与所述引导部的刚度中心重合。

进一步地，所述固定件还包括安装座，所述定子远离所述驱动件的一端固定在所述安装座的端面上，所述安装座的相对的侧面分别通过紧定螺钉与两个所述第二连接块的所述第一端相互作用，用于调节所述安装座与所述第二连接块的间隙。

进一步地，所述切削部还包括刀片安装架和刀片夹具，所述刀片安装架与所述振动质量块连接，所述刀片通过所述刀片夹具固定在所述刀片安装架上。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种设计方法，适用于上述的振动切削装置，所述方法包括：

确定切削所需的振动频率，根据需求频率确定所述弹簧质量***的固有频率；

确定第一质量，所述第一质量为第一部分的质量，所述第一部分包括所述切削部和所述驱动件；

根据所述固有频率和所述第一质量，确定振动方向的刚度，所述振动方向为所述切削部往复直线运动的方向；

确定所述柔性板簧的宽度和所述柔性板簧的长度；

根据所述振动方向的刚度、所述柔性板簧的宽度和所述柔性板簧的长度，确定所述柔性板簧的厚度。

进一步地，所述振动方向的刚度，采用以下公式确定：

K＝4π²mf²

式中：K为所述振动方向的刚度；m为所述第一质量；f为所述固有频率。

进一步地，所述柔性板簧的

厚度采用以下公式确定：

式中：K为所述振动方向的刚度；b为所述柔性板簧的宽度；l为所述柔性板簧的长度；E为所述柔性板簧的弹性模量。

进一步地，当所述切削部包括平衡质量块时，所述确定第一质量包括：

确定所述平衡质量块的质量；

根据所述平衡质量块的质量，确定第一质量。

进一步地，所述平衡质量块的质量采用以下公式确定：

式中：m₁为所述平衡质量块的质量；l₁为所述平衡质量块的质量中心与所述引导部的刚度中心的距离；m₂为第二部分的质量，所述第二部分为所述切削部除去所述平衡质量块的其他部分；l₂为所述第二部分的质量中心与所述引导部的刚度中心的距离。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

振动切削装置包括切削部、驱动部和引导部。其中，切削部包括振动质量块和刀片，刀片与振动质量块连接；驱动部的驱动件作用在振动质量块上，为切削部提供进行往复直线运动的动力。振动质量块和刀片作为一个整体在驱动部的作用下进行往复直线运动。引导部包括一对对称连接在第一侧面和第二侧面上的引导块，每个引导块具有一个双平行四边形柔性机构，所述引导部与所述切削部组成弹簧质量***，驱动部的驱动频率与所述弹簧质量***的固有频率相同，可以使本装置工作在共振状态下，提高刀片的振幅，进而提高切削断面的表面质量。

同时，每个双平行四边形柔性机构包括四个柔性板簧、第一连接块和第二连接块，四个柔性板簧平行对称布置，每个柔性板簧的一端与第一连接块相连，相对称的两个柔性板簧的另一端与振动质量块相连，相对称的另外两个柔性板簧的另一端与第二连接块相连，第一连接块和第二连接块之间具有间隙，第二连接块的第一端与驱动部的固定件连接，第一端为第二连接块远离柔性板簧的一端。使用对称的双平行四边形柔性机构能够消除刀片在非振动方向的偏移，为切削部的振动提供导向作用，以减少由于往复直线运动所引起的寄生运动误差，从而实现刀片的高精度往复直线运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种振动切削装置的结构示意图；

图2是单柔性板簧结构原理示意图；

图3是对称双平行四边形柔性机构原理示意图；

图4是本发明实施例提供的一种振动切削装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种设计方法的流程图；

图6是本发明实施例提供的一种振动切削装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种振动切削装置的结构示意图。如图1所示，振动切削装置包括切削部100、驱动部200和引导部300。

切削部100包括振动质量块110和刀片120，振动质量块110包括相对平行的第一侧面和第二侧面以及连接第一侧面和第二侧面的第三侧面和第四侧面，刀片120与第三侧面连接。驱动部200包括固定件210和驱动件220，驱动件220与第四侧面连接，驱动件220用于为切削部100提供往复直线运动的动力，往复直线运动的运动方向与刀片120的延伸方向平行。引导部300包括一对对称连接在第一侧面和第二侧面上的引导块310，每个引导块310具有一个双平行四边形柔性机构，引导部与切削部共同组成弹簧质量***，驱动部200的驱动频率与弹簧质量***的固有频率相同，驱动频率也是驱动件220驱动切削部100进行往复直线运动的运动频率。

在实现时，如图1所示，振动质量块110可以为长方体结构，振动质量块110具有相对的上下两端面以及连接上下两端面的四个侧面。第三侧面可以是长方体的下端面，相应地第一侧面和第二侧面可以是长方体的左右两侧面，第四侧面可以是长方体的前侧面或者后侧面。

驱动部200的驱动件220作用在振动质量块110上，为切削部100提供进行沿X方向进行往复直线运动的动力。由于振动质量块110和刀片120作为一个整体在驱动部200的作用下进行往复直线运动，可以保证刀片120的运动为往复直线运动。引导部300包括一对对称连接在第一侧面和第二侧面上的引导块310，每个引导块310具有一个双平行四边形柔性机构，一对双平行四边形柔性机构与切削部共同组成弹簧质量***，驱动部200的驱动频率与弹簧质量***的固有频率相同，可以使该装置在共振状态下工作，提高刀片的振幅大小，从而改进切削断面的表面质量。

每个双平行四边形柔性机构包括四个柔性板簧311、第一连接块312和第二连接块313，四个柔性板簧311平行对称布置，每个柔性板簧311的一端与第一连接块312相连，相对称的两个柔性板簧311的另一端与振动质量块110相连，相对称的另外两个柔性板簧311的另一端与第二连接块313相连，第一连接块312和第二连接块313之间具有间隙，第二连接块313的第一端313a与驱动部200的固定件210连接，第一端313a为第二连接块313远离柔性板簧311的一端。

图2是单柔性板簧311结构原理示意图，如图2所示，单柔性板簧311一端固定，单柔性板簧311另一端在外力作用下会产生形变位移δ、ε与形变角度θ。图3是对称双平行四边形柔性机构原理示意图，如图3所示，对称双平行四边形柔性机构包括对称设置的一对双平行四边形柔性机构，其中，每个双平行柔性机构包括四个柔性板簧311、第一连接块312和第二连接块313，每个柔性板簧311的一端与第一连接块312相连，相对称的两个柔性板簧311的另一端与振动质量块110相连，相对称的另外两个柔性板簧311的另一端与第二连接块313固定。外侧的一对柔性板簧311、第一连接块312和第二连接块313构成一个平行四边形，内侧的一对柔性板簧311、第一连接块312和振动质量块110构成另一个平行四边形，两个平行四边形串联构成双平行四边形柔性机构。

振动质量块110在受力时会产生形变位移δ、ε及形变角度θ，由图3可知，通过将所有的柔性板簧以振动质量块110的质心为对称中心对称布置，进而完全消除振动质量块110的形变位移ε和形变角度θ，从而实现振动质量块110的位移沿着受力方向直线移动。因此，对称双平行四边形柔性机构能够完全消除非振动方向的位移，为切削部100的振动提供导向作用，以减少由于往复直线运动所引起的寄生运动误差，从而实现刀片120的高精度往复直线运动。参见图1，优选地，固定件210、驱动件220和振动质量块110依次线性布置。两个引导块310均为柱状，且对称布置在驱动件220两侧，引导块310具有双平行四边形柔性机构的一端通过柔性板簧311与振动质量块110连接，引导块310的另一端(即第二连接块313的第一端313a)与固定件210固定连接，使得振动切削装置结构紧凑，节省空间。

优选地，第二连接块313上开设有多个通孔，通过螺栓将振动切削装置固定在基台上。

进一步地，切削部100还包括安装架131和夹具132，安装架131与振动质量块110连接，刀片120通过夹具132固定在安装架131上。优选地，安装架131、夹具132和振动质量块110通过螺栓固定，夹具132与刀片120刚性固定。进一步地，驱动部200为音圈电机，音圈电机产生的驱动力可以通过调节线圈电流的大小进行改变。由F＝KnBIL(F-电机提供的驱动力；K-常数；n-线圈圈数；B-磁场强度；I-电流大小；L-线圈周长)知，当输入电流呈正弦变化，则产生的驱动力F的大小也将符合正弦分布，切削部与对称双平行四边形柔性机构共同组成弹簧-质量***，从而实现刀刃的单自由度简谐振动。

优选地，驱动部200还包括功率放大器、信号发生器、电源等。信号发生器产生的正弦信号经过功率放大器输入到音圈电机的线圈中，使得音圈电机产生符合正弦分布的驱动力F。

图4是本发明实施例提供的一种振动切削装置的结构示意图。如图4所示，引导部300包括一对对称连接在振动质量块110第一侧面和第二侧面上的引导块310，每个引导块310具有一个双平行四边形柔性机构，因此，引导部300的刚度中心M₁位于引导部300的形位中心，即与振动质量块110的形位中心点重合。

进一步地，固定件210包括音圈电机的定子211，驱动件220包括音圈电机的动子，振动切削装置的切削部100的质量中心位于点M₂的位置。此时，动子的中心线通过切削部100的质量中心点M₂，使得驱动力作用在切削部100的质量中心，避免由于驱动力未作用于质量中心造成的旋转力矩，进一步减小刀刃沿竖直面的旋转运动，进而减少对振动质量块110和刀片120的影响。可选地，动子的中心线也可以通过引导部300的刚度中心，可以避免振动部件由于引导部刚度沿驱动力作用线不对称导致的偏转，减少刀刃沿竖直面产生旋转运动，避免产生额外的Z向寄生运动，进而保证刀片120的高精度往复直线运动。

进一步地，参见图1，切削部100还包括平衡质量块140，振动质量块110还包括连接第一侧面和第二侧面的第五侧面，第五侧面为与第三侧面相对平行的侧面，平衡质量块140与振动质量块110的第五侧面连接，以使得振动切削装置的切削部100的质量中心与引导部300的刚度中心重合。

在实现时，第五侧面可以是前述长方体结构的上端面，平衡质量块140固定连接在振动质量块110的上端面。

参见图4，当未安装平衡质量块140时，由于振动质量块110的下端面连接有刀片120、安装架131和夹具132。此时，振动切削装置的切削部100的质量中心位于点M₂的位置，低于振动质量块110的形位中心点位置(即引导部300的刚度中心M₁)。本发明实施例中在振动质量块110的上端面设置了平衡质量块140，以平衡第二部分的质量，使得振动切削装置的切削部100的质量中心向上移动与引导部300的刚度中心重合，保证音圈电机提供的驱动力作用线能够穿过质量中心M₂与刚度中心M₁，进一步消除刀刃沿竖直面的旋转运动，减小Z向寄生运动。其中，第二部分是指切削部100除去平衡质量块140的其他部分，具体包括：振动质量块110、安装架131、夹具132、刀片120的重量。

优选地，平衡质量块140设置有安装孔141，螺栓通过安装孔141将平衡质量块140固定在振动质量块110的上端面。安装孔141的布置可以关于振动质量块110的X方向对称面和Y方向对称面对称，以保证在平衡第二部分质量的同时，不产生其他方向的分量，避免切削部100的质量中心向X方向或Y方向偏移。

进一步地，固定件210还包括安装座212，定子211远离驱动件220的一端固定在安装座212的端面上，安装座212的相对的侧面分别通过紧定螺钉213与两个第二连接块313的第一端313a相互作用，紧定螺钉213用于调节安装座212与第二连接块313的间隙。通过紧定螺钉213调整安装座212与第二连接块313的间隙，能够对音圈电机的空间位置进行微调，从而对驱动力的方向进行微调。

可选地，安装座包括基座和安装板。基座与两侧的第二连接块313的第一端313a固定，安装板呈L形，安装板的水平臂固定在基座的上端面上，定子211远离驱动件220的一端固定在安装板的竖直臂上。紧定螺钉213的端部与安装板的水平臂的侧边接触，通过调整紧定螺钉213的端部位置对安装板的水平臂进行微调，从而实现对固定在安装板上的音圈电机的空间位置的微调。

可选地，基座与两侧的第二连接块313为一体结构，以减少基座的装配误差。

图5是本发明实施例提供的一种设计方法流程图。如图5所示，该设计方法，适用于上述的振动切削装置，该方法包括：

步骤101：确定需求频率，根据需求频率确定弹簧质量***的固有频率。

由引导部和切削部共同组成弹簧质量***，为使振动切削装置工作在共振模式下，所需的振动频率即弹簧质量***的固有频率。该频率一般是根据现有的经验和组织切削的要求确定。

需要说明的是，在一些实施例中，驱动件驱动切削部进行往复直线运动的振动频率，即驱动频率，也可以根据所述弹簧质量***的固有频率确定。当驱动部的驱动频率与所述弹簧质量***的固有频率相同时，振动切削装置可以在共振模式下工作，共振模式可以提高刀片的振幅，进而可以提升切削断面的表面质量。

往复直线运动

步骤102：确定第一质量。

第一质量为第一部分的质量，第一部分为振动切削装置振动部分的质量，包括切削部和驱动件。

具体的，第一质量可以为振动质量块、刀片、刀片安装架、刀片夹具和音圈电机的动子的质量之和。

进一步地，当切削部包括平衡质量块时，确定第一质量包括：

步骤102a：确定平衡质量块的质量。

具体地，平衡质量块的质量可以采用以下公式确定：

式中：m₁为所述平衡质量块的质量；l₁为所述平衡质量块的质量中心与所述引导部的刚度中心的距离；m₂为第二部分的质量，所述第二部分为所述切削部除去所述平衡质量块的其他部分；l₂为所述第二部分的质量中心与所述引导部的刚度中心的距离。

如前所述，当未安装平衡质量块时，由于振动质量块的下端面连接有刀片、刀片安装架和刀片夹具。此时，振动切削装置的切削部的质量中心位于点M₂的位置，低于振动质量块的形位中心点位置(即引导部的刚度中心M₁)。其偏移量的大小由第二部分的质量m₂决定，设第二部分的质量中心与引导部的刚度中心的距离为l₂。第二部分为切削部除去平衡质量块的其他部分的质量和，具体包括：振动质量块、刀片、刀片安装架、刀片夹具。

因此，为调整质心的位置，在振动质量块的正上方增加一个平衡质量块，设平衡质量块的质心距离刚度中心l₁，由机械设计知识可得平衡质量块的质量m₁需满足公式(1)的要求。

在具体计算中，由于振动质量块的质量分布关于振动质量块的X方向对称面和Y方向对称面对称。为了简化计算，在计算质量m₂时，可以不考虑振动质量块的重量。

步骤102b：根据平衡质量块的质量，确定第一质量。

第一质量为第一部分的质量，第一部分为振动切削装置振动部分的质量，包括切削部和驱动件。具体的，第一质量可以为振动质量块、刀片、平衡质量块、刀片安装架、刀片夹具和音圈电机的动子的质量之和。

步骤103：根据振动频率和第一质量，确定振动方向的刚度，振动方向为切削部往复直线运动的方向。

进一步地，振动方向的刚度，可以采用以下公式确定：

K＝4π²mf²

式中：K为振动方向的刚度；m为第一质量；f为弹簧质量***的固有频率。

步骤104：确定柔性板簧的宽度b和柔性板簧的长度l；

图6是本发明实施例提供的一种振动切削装置的结构示意图，如图6所示，柔性板簧沿Z方向的宽度为b，柔性板簧沿Y方向的宽度为l，柔性板簧沿X方向的宽度为t。

具体地，根据空间限制，分别将柔性板簧的宽度b和柔性板簧的长度l设为定值。设计时在空间允许的情况下，将b设置的尽可能大，以增大Z方向的刚度，减少由于驱动力方向偏移所引起的Z向寄生运动。

步骤105：根据振动方向的刚度、柔性板簧的宽度和柔性板簧的长度，确定柔性板簧的厚度。具体地，厚度采用以下公式确定：

式中：K为振动方向的刚度；b为柔性板簧的宽度；l为柔性板簧的长度；E为柔性板簧的弹性模量。

可选地，在确定柔性板簧的厚度t后，还可以根据柔性板簧的宽度b、柔性板簧的长度l、柔性板簧的弹性模量E以及第一质量m，对双平行四边形柔性机构的刚度K和固有频率f进行验算。

具体地，双平行四边形柔性机构的刚度可以采用以下公式验算：

K＝4π²f²m

式中：K为振动方向的刚度；m为第一质量；f为弹簧质量***的固有频率。

所述弹簧质量***的固有双平行四边形柔性机构频率可以采用以下公式验算：

式中：K为振动方向的刚度；b为柔性板簧的宽度；l为柔性板簧的长度；E为柔性板簧的弹性模量。

本发明实施例中的设计方法，利用柔性板簧在不同方向上刚度差异的特点，在小刚度方向上产生需要的位移，大刚度方向上约束不需要的误差，根据振动频率的要求和切削部的质量大小，将振动方向的刚度设为特定值，非振动方向的刚度尽可能的大，以减小由于周期性往复运动所引起的寄生运动误差，从而实现引导部对切削部在运动方向上的引导功能。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种振动切削装置，其特征在于，所述振动切削装置包括：

切削部(100)，所述切削部(100)包括振动质量块(110)和刀片(120)，所述振动质量块(110)包括相对平行的第一侧面和第二侧面以及连接所述第一侧面和所述第二侧面的第三侧面和第四侧面，所述刀片(120)与所述第三侧面连接；

驱动部(200)，所述驱动部(200)包括固定件(210)和驱动件(220)，所述驱动件(220)与所述第四侧面连接，所述驱动件(220)用于为所述切削部(100)提供进行往复直线运动的动力，所述往复直线运动的所述运动方向与所述刀片(120)的延伸方向平行；以及，

引导部(300)，所述引导部(300)包括一对对称连接在所述第一侧面和所述第二侧面上的引导块(310)，每个引导块(310)具有一个双平行四边形柔性机构，所述一对双平行四边形柔性机构与所述切削部组成一个弹簧质量***，所述驱动部(200)的驱动频率与所述弹簧质量***的固有频率相同，所述驱动频率为所述驱动件(220)驱动所述切削部(100)进行往复直线运动的运动频率；

每个所述双平行四边形柔性机构包括四个柔性板簧(311)、第一连接块(312)和第二连接块(313)，四个所述柔性板簧(311)平行对称布置，每个所述柔性板簧(311)的一端与所述第一连接块(312)相连，相对称的两个所述柔性板簧(311)的另一端与所述振动质量块(110)相连，相对称的另外两个所述柔性板簧(311)的另一端与所述第二连接块(313)相连，所述第一连接块(312)和所述第二连接块(313)之间具有间隙，所述第二连接块(313)的第一端(313a)与所述驱动部(200)的固定件(210)连接，所述第一端(313a)为所述第二连接块(313)远离所述柔性板簧(311)的一端。

2.根据权利要求1所述的振动切削装置，其特征在于，所述驱动部(200)为音圈电机，所述固定件(210)包括所述音圈电机的定子(211)，所述驱动件(220)包括所述音圈电机的动子，所述动子的中心线通过所述切削部(100)的质量中心。

3.根据权利要求2所述的振动切削装置，其特征在于，所述切削部(100)还包括平衡质量块(140)，所述振动质量块(110)还包括连接所述第一侧面和所述第二侧面的第五侧面，所述第五侧面为与所述第三侧面相对平行的侧面，所述平衡质量块(140)与所述振动质量块(110)的所述第五侧面连接，以使得所述切削部(100)的质量中心与所述引导部(300)的刚度中心重合。

4.根据权利要求3所述的振动切削装置，其特征在于，所述固定件(210)还包括安装座(212)，所述定子(211)远离所述驱动件(220)的一端固定在所述安装座(212)的端面上，所述安装座(212)的相对的侧面分别通过紧定螺钉(213)与两个所述第二连接块(313)的所述第一端(313a)相互作用，用于调节所述安装座(212)与所述第二连接块(313)的间隙。

5.根据权利要求1-4任一项所述的振动切削装置，其特征在于，所述切削部(100)还包括安装架(131)和夹具(132)，所述安装架(131)与所述振动质量块(110)连接，所述刀片(120)通过所述夹具(132)固定在所述安装架(131)上。

6.一种振动切削装置设计方法，应用于权利要求1所述的振动切削装置，所述方法包括：

确定需求频率，根据需求频率确定所述弹簧质量***的固有频率；

确定第一质量，所述第一质量为第一部分的质量，所述第一部分包括所述切削部和所述驱动件；

根据所述固有频率和所述第一质量，确定振动方向的刚度，所述振动方向为所述切削部往复直线运动的方向；

确定所述柔性板簧的宽度和所述柔性板簧的长度；

根据所述振动方向的刚度、所述柔性板簧的宽度和所述柔性板簧的长度，确定所述柔性板簧的厚度。

7.根据权利要求6所述的设计方法，其特征在于，所述振动方向的刚度，采用以下公式确定：

K＝4π²mf²

式中：K为所述振动方向的刚度；m为所述第一质量；f为所述弹簧质量***的固有频率。

8.根据权利要求6所述的设计方法，其特征在于，所述柔性板簧的厚度采用以下公式确定：

式中：K为所述振动方向的刚度；b为所述柔性板簧的宽度；l为所述柔性板簧的长度；E为所述柔性板簧的弹性模量。

9.根据权利要求6所述的设计方法，其特征在于，当所述切削部包括平衡质量块时，所述振动质量块还包括连接所述第一侧面和所述第二侧面的第五侧面，所述第五侧面为与所述第三侧面相对平行的侧面，所述平衡质量块与所述振动质量块的所述第五侧面连接，以使得所述切削部的质量中心与所述引导部的刚度中心重合，所述确定第一质量包括：

确定所述平衡质量块的质量；

根据所述平衡质量块的质量，确定第一质量。

10.根据权利要求9所述的设计方法，其特征在于，所述平衡质量块的质量采用以下公式确定：

式中：m₁为所述平衡质量块的质量；l₁为所述平衡质量块的质量中心与所述引导部的刚度中心的距离；m₂为第二部分的质量，所述第二部分为所述切削部除去所述平衡质量块的其他部分；l₂为所述第二部分的质量中心与所述引导部的刚度中心的距离。

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